วงจรขับ LED กำลังสูง: 12 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:08

ไฟ LED กำลังสูง: อนาคตของแสงสว่าง!

แต่… คุณจะใช้มันอย่างไร? คุณได้รับพวกเขาที่ไหน ไฟ LED กำลัง 1 วัตต์และ 3 วัตต์มีจำหน่ายกันอย่างแพร่หลายในช่วง 3 ถึง 5 เหรียญ ดังนั้นฉันจึงได้ทำงานในหลายโครงการเมื่อเร็ว ๆ นี้ที่ใช้พวกเขา ในกระบวนการนี้ มันทำให้ฉันสับสนว่าตัวเลือกเดียวที่ทุกคนพูดถึงสำหรับการขับรถ LED คือ (1) ตัวต้านทาน หรือ (2) อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ราคาแพงมาก ตอนนี้ LED มีราคา 3 เหรียญสหรัฐฯ รู้สึกผิดที่จะจ่ายเงิน 20 เหรียญเพื่อให้อุปกรณ์ขับเคลื่อน! ดังนั้นฉันจึงกลับไปที่หนังสือ "Analog Circuits 101" และหาวงจรง่ายๆ สองสามวงจรสำหรับการขับไฟ LED ที่มีราคาเพียง 1 เหรียญหรือ 2 เหรียญเท่านั้น คำแนะนำนี้จะช่วยให้คุณเข้าใจวงจรประเภทต่างๆ ทั้งหมดสำหรับการจ่ายไฟให้กับ LED ขนาดใหญ่ ทุกอย่างตั้งแต่ตัวต้านทานไปจนถึงอุปกรณ์สวิตชิ่ง พร้อมคำแนะนำบางประการเกี่ยวกับวงจรทั้งหมด และแน่นอนว่าจะให้รายละเอียดมากมายเกี่ยวกับ Power แบบใหม่ของฉัน วงจรขับ LED และเมื่อ / วิธีใช้งาน (และฉันมี 3 คำแนะนำอื่น ๆ ที่ใช้วงจรเหล่านี้) ข้อมูลบางส่วนนี้มีประโยชน์สำหรับไฟ LED ขนาดเล็กเช่นกัน นี่คือคำแนะนำเกี่ยวกับไฟ LED อื่น ๆ ของฉัน โปรดตรวจสอบหมายเหตุและแนวคิดอื่นๆ บทความนี้นำเสนอโดย MonkeyLectric และไฟจักรยาน Monkey Light

ขั้นตอนที่ 1: ภาพรวม / ชิ้นส่วน

มีวิธีการทั่วไปหลายวิธีในการเปิดไฟ LED ทำไมเอะอะทั้งหมด? สรุปได้ดังนี้:1) LED มีความไวต่อแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในการจ่ายไฟมาก (เช่น กระแสเปลี่ยนไปมากโดยมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในแรงดันไฟฟ้า)2) แรงดันไฟฟ้าที่ต้องการจะเปลี่ยนเล็กน้อยเมื่อ LED ถูกใส่ในที่ร้อนหรือ อากาศเย็น และขึ้นอยู่กับสีของ LED และรายละเอียดการผลิต ดังนั้นจึงมีหลายวิธีทั่วไปที่ LED จะได้รับพลังงาน และฉันจะพูดถึงแต่ละวิธีในขั้นตอนต่อไปนี้

โปรเจ็กต์นี้แสดงวงจรต่างๆ สำหรับไฟ LED กำลังขับ สำหรับแต่ละวงจร ฉันได้ระบุไว้ในขั้นตอนที่เกี่ยวข้อง ชิ้นส่วนที่จำเป็น รวมทั้งหมายเลขชิ้นส่วนที่คุณสามารถหาได้ที่ www.digigey.com เพื่อหลีกเลี่ยงเนื้อหาที่ซ้ำกันมาก โครงการนี้จะกล่าวถึงวงจรเฉพาะและข้อดีและข้อเสียเท่านั้น หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเทคนิคการประกอบและค้นหาหมายเลขชิ้นส่วน LED และหาซื้อได้ที่ไหน (และหัวข้ออื่น ๆ) โปรดดูที่โครงการ LED พลังงานอื่น ๆ ของฉัน

ขั้นตอนที่ 2: ข้อมูลประสิทธิภาพของ Power LED - แผนภูมิอ้างอิงที่มีประโยชน์

ด้านล่างนี้คือพารามิเตอร์พื้นฐานบางประการของ LED Luxeon ซึ่งคุณจะใช้สำหรับวงจรต่างๆ ฉันใช้ตัวเลขจากตารางนี้ในหลายโครงการ ดังนั้นที่นี่ฉันแค่รวมไว้ในที่เดียวที่ฉันสามารถอ้างอิงได้อย่างง่ายดาย Luxeon 1 และ 3 ที่ไม่มีกระแสไฟฟ้า (จุดเปลี่ยน):white/blue/green/ สีฟ้า: หยด 2.4V (= "แรงดันไฟ LED ไปข้างหน้า") สีแดง/สีส้ม/สีเหลือง: 1.8V dropLuxeon-1 พร้อมกระแสไฟ 300mA: สีขาว/สีน้ำเงิน/สีเขียว/สีฟ้า: 3.3V drop (= "แรงดันไฟไปข้างหน้า LED") สีแดง/สีส้ม / สีเหลืองอำพัน: 2.7V dropLuxeon-1 พร้อมกระแสไฟ 800mA (เกินสเปค):ทุกสี: 3.8V dropLuxeon-3 พร้อมกระแสไฟ 300mA:ขาว/น้ำเงิน/เขียว/ฟ้า: 3.3V หยด/ส้ม/เหลืองอำพัน: 2.5V dropLuxeon-3 พร้อม กระแสไฟฟ้า 800mA: สีขาว/สีฟ้า/สีเขียว/สีฟ้า: 3.8V หยด/สีส้ม/สีเหลืองอำพัน: ลดลง 3.0V (หมายเหตุ: การทดสอบของฉันไม่เห็นด้วยกับแผ่นข้อมูลจำเพาะ) Luxeon-3 ที่มีกระแสไฟ 1200mA:สีแดง/สีส้ม/สีเหลืองอำพัน: ปล่อย 3.3V (หมายเหตุ: การทดสอบของฉันไม่เห็นด้วยกับแผ่นข้อมูลจำเพาะ)ค่าทั่วไปสำหรับ LED "เล็ก" ปกติที่มี 20mA คือ:สีแดง/สีส้ม/สีเหลือง: 2.0 V dropgreen/cyan/blue/purple/white: 3.5V drop

ขั้นตอนที่ 3: จ่ายไฟโดยตรง

ทำไมไม่เพียงแค่เชื่อมต่อแบตเตอรี่ของคุณโดยตรงกับ LED? ดูเหมือนง่ายมาก! มีปัญหาอะไร? ฉันสามารถทำได้หรือไม่ ปัญหาคือความน่าเชื่อถือ ความสม่ำเสมอ และความทนทาน ดังที่กล่าวไว้ กระแสผ่าน LED มีความอ่อนไหวมากต่อการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของแรงดันไฟฟ้าใน LED และรวมถึงอุณหภูมิแวดล้อมของ LED และรวมถึงความแปรปรวนในการผลิตของ LED ด้วย ดังนั้นเมื่อคุณเพียงแค่เชื่อมต่อ LED ของคุณกับแบตเตอรี่ คุณจะแทบไม่รู้เลยว่ากระแสไฟไหลผ่านมันมากแค่ไหน “ว่าแต่ อะไรนะ มันสว่างขึ้นไม่ใช่เหรอ” ตกลงแน่นอน. คุณอาจมีกระแสไฟมากเกินไป (ไฟ LED ร้อนจัดและดับเร็ว) หรือน้อยเกินไป (ไฟ LED สลัว) ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับแบตเตอรี่ ปัญหาอีกประการหนึ่งคือแม้ว่าไฟ LED จะพอดีเมื่อคุณเชื่อมต่อครั้งแรก ถ้าคุณนำไปไว้ในสภาพแวดล้อมใหม่ซึ่งร้อนหรือเย็นกว่านั้นก็จะสลัวหรือสว่างเกินไปและไหม้เนื่องจากไฟ LED มีอุณหภูมิสูง อ่อนไหว. ความผันแปรของการผลิตยังสามารถทำให้เกิดความแปรปรวนได้ ดังนั้นบางทีคุณอาจอ่านทั้งหมดนั้น และคุณกำลังคิดว่า: "แล้วไง!" ถ้าใช่ ให้ไถไปข้างหน้าแล้วต่อเข้ากับแบตเตอรี่โดยตรง สำหรับบางแอปพลิเคชัน อาจเป็นวิธีที่จะไป- สรุป: ใช้เฉพาะสำหรับแฮ็กเท่านั้น อย่าคาดหวังว่าจะเชื่อถือได้หรือสม่ำเสมอ และคาดว่าจะทำให้ไฟ LED บางดวงดับไปพร้อมกัน- แฮ็กที่มีชื่อเสียงอย่างหนึ่งที่ใช้วิธีนี้ สำหรับการใช้งานที่ดีอย่างโดดเด่นคือ LED Throwie หมายเหตุ: หากคุณใช้แบตเตอรี่ วิธีนี้จะใช้ได้ผลดีที่สุดเมื่อใช้แบตเตอรี่ *ขนาดเล็ก* เนื่องจากแบตเตอรี่ขนาดเล็กจะทำหน้าที่เหมือนมีตัวต้านทานภายใน นี่เป็นหนึ่งในเหตุผลที่ LED Throwie ทำงานได้ดี - หากคุณต้องการทำเช่นนี้กับ LED กำลังไฟฟ้าแทนที่จะเป็น LED 3 เปอร์เซ็นต์ ให้เลือกแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่เพื่อให้ LED ทำงานได้ไม่เต็มที่ นี่เป็นอีกเหตุผลหนึ่งที่ LED Throwie ทำงานได้ดี

ขั้นตอนที่ 4: ตัวต้านทานต่ำต้อย

นี่เป็นวิธีการจ่ายไฟ LED ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด เพียงเชื่อมต่อตัวต้านทานแบบอนุกรมกับข้อดีของ LED:- นี่เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดที่ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ- มีเพียงส่วนเดียว- เพนนีที่มีต้นทุนต่ำ (จริงๆ แล้ว น้อยกว่าหนึ่งเพนนีในปริมาณ) ข้อเสีย:- ไม่ค่อยมีประสิทธิภาพ คุณต้องแลกกับการสิ้นเปลืองพลังงานกับความสว่าง LED ที่สม่ำเสมอและเชื่อถือได้ หากคุณสิ้นเปลืองพลังงานน้อยลงในตัวต้านทาน คุณจะได้ประสิทธิภาพ LED ที่สม่ำเสมอน้อยลง- ต้องเปลี่ยนตัวต้านทานเพื่อเปลี่ยนความสว่างของ LED- หากคุณเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟหรือแรงดันแบตเตอรี่อย่างมาก คุณต้องเปลี่ยนตัวต้านทานอีกครั้ง

ทำอย่างไร:มีหน้าเว็บดีๆ มากมายที่อธิบายวิธีนี้อยู่แล้ว โดยทั่วไปแล้วคุณต้องการทราบ:- ค่าของตัวต้านทานที่จะใช้- วิธีเชื่อมต่อ LED ของคุณในแบบอนุกรมหรือขนาน มี "เครื่องคิดเลข LED" ที่ดีสองตัวที่ฉันพบว่าจะช่วยให้คุณป้อนข้อมูลจำเพาะของ LED และแหล่งจ่ายไฟได้ ออกแบบซีรีย์/วงจรขนานและตัวต้านทานแบบสมบูรณ์สำหรับคุณ!https://led.linear1.org/led.wizhttps://metku.net/index.html?sect=view&n=1&path=mods/ledcalc/index_engเมื่อใช้เว็บเหล่านี้ เครื่องคิดเลข ใช้แผนภูมิอ้างอิง Power LED Data Handy สำหรับตัวเลขปัจจุบันและแรงดันไฟฟ้าที่เครื่องคิดเลขถามหา หากคุณใช้วิธีตัวต้านทานกับ LED กำลังไฟ คุณจะต้องการตัวต้านทานพลังงานราคาถูกจำนวนมากอย่างรวดเร็ว! นี่คือสินค้าราคาถูกจาก digikey: "Yageo SQP500JB" เป็นซีรีย์ตัวต้านทาน 5 วัตต์

ขั้นตอนที่ 5: $witching Regulators

ตัวควบคุมการสลับหรือที่เรียกว่าตัวแปลง "DC-to-DC", "buck" หรือ "boost" เป็นวิธีแฟนซีในการจ่ายไฟ LED พวกเขาทำทุกอย่าง แต่มีราคาแพง สิ่งที่พวกเขา "ทำ" คืออะไรกันแน่? ตัวควบคุมการสลับสามารถ step-down ("buck") หรือ step-up ("boost") แรงดันไฟฟ้าขาเข้าของแหล่งจ่ายไฟไปยังแรงดันไฟฟ้าที่แน่นอนที่จำเป็นสำหรับการจ่ายไฟ LED ไม่เหมือนตัวต้านทาน โดยจะตรวจสอบกระแสไฟ LED อย่างต่อเนื่องและปรับให้คงที่ ทำได้ทั้งหมดนี้ด้วยประสิทธิภาพพลังงาน 80-95% ไม่ว่า step-down หรือ step-up จะเป็นอย่างไร ข้อดี: - ประสิทธิภาพ LED ที่สม่ำเสมอสำหรับ LED และแหล่งจ่ายไฟที่หลากหลาย- ประสิทธิภาพสูง โดยปกติ 80-90% สำหรับบูสต์คอนเวอร์เตอร์และ 90-95% สำหรับบั๊กคอนเวอร์เตอร์- สามารถจ่ายไฟ LED จากแหล่งจ่ายแรงดันไฟที่ต่ำกว่าหรือสูงกว่า (แบบสเต็ปอัพหรือสเต็ปดาวน์)- บางยูนิตสามารถปรับความสว่างของไฟ LED ได้- ชุดบรรจุที่ออกแบบมาสำหรับพาวเวอร์ซัพพลาย-ไฟ LED พร้อมใช้งาน & ง่าย การใช้งานข้อเสีย:- ซับซ้อนและมีราคาแพง: โดยทั่วไปประมาณ 20 ดอลลาร์สำหรับหน่วยที่บรรจุหีบห่อ - การสร้างของคุณเองต้องใช้หลายส่วนและทักษะด้านวิศวกรรมไฟฟ้า

อุปกรณ์นอกชั้นวางที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับไฟ LED คือ Buckpuck จาก LED Dynamics ฉันใช้หนึ่งในโปรเจ็กต์ไฟหน้าแบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าและค่อนข้างพอใจกับมัน อุปกรณ์เหล่านี้หาได้จากร้านค้าบนเว็บ LED ส่วนใหญ่

ขั้นตอนที่ 6: สิ่งใหม่!! แหล่งกระแสคงที่ #1

มาทำความรู้จักกับสิ่งใหม่กันเถอะ! วงจรชุดแรกเป็นรูปแบบเล็กๆ ทั้งหมดบนแหล่งกำเนิดกระแสไฟคงที่แบบ super-simple ข้อดี: - ประสิทธิภาพ LED ที่สม่ำเสมอกับแหล่งจ่ายไฟและไฟ LED ใดๆ - ราคาประมาณ $1- มีเพียง 4 ส่วนง่ายๆ ในการเชื่อมต่อ- ประสิทธิภาพสามารถมากกว่า 90% (ด้วยการเลือก LED และแหล่งจ่ายไฟที่เหมาะสม)- สามารถรองรับพลังงานจำนวนมาก 20 แอมป์ขึ้นไปโดยไม่มีปัญหา- "ดรอปเอาท์" ต่ำ - แรงดันไฟฟ้าขาเข้าอาจสูงกว่าแรงดันไฟขาออกเพียง 0.6 โวลต์.- ช่วงการทำงานที่กว้างมาก: ระหว่างอินพุต 3V และ 60V จุดด้อย: - ต้องเปลี่ยนตัวต้านทานเพื่อเปลี่ยนความสว่าง LED- หากกำหนดค่าได้ไม่ดี อาจสิ้นเปลืองพลังงานมากเท่ากับวิธีตัวต้านทาน - คุณต้องสร้างมันขึ้นมาเอง (โอ้ เดี๋ยวก่อน นั่นควร) เป็น 'โปร').- ขีด จำกัด ปัจจุบันเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยด้วยอุณหภูมิแวดล้อม (อาจเป็น 'โปร' ด้วย) ดังนั้นเพื่อสรุป: วงจรนี้ใช้งานได้เช่นเดียวกับตัวควบคุมการสลับแบบสเต็ปดาวน์ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือ ที่ไม่รับประกันประสิทธิภาพ 90% ด้านบวกมีค่าใช้จ่ายเพียง 1 เหรียญเท่านั้น

เวอร์ชันแรกที่ง่ายที่สุด: "แหล่งกำเนิดกระแสคงที่ต้นทุนต่ำ #1" วงจรนี้เป็นจุดเด่นในโครงการไฟแบบใช้พลังงานอย่างง่ายของฉัน มันทำงานอย่างไร- Q2 (NFET กำลังไฟฟ้า) ถูกใช้เป็นตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ Q2 เริ่มเปิดโดย R1.- Q1 (NPN ขนาดเล็ก) ใช้เป็นสวิตช์ตรวจจับกระแสไฟเกิน และ R3 คือ "ตัวต้านทานความรู้สึก" หรือ "ตัวต้านทานแบบตั้งค่า" ที่ทริกเกอร์ Q1 เมื่อกระแสไฟมากเกินไป กระแสหลักไหลผ่าน LED ผ่าน Q2 และผ่าน R3 เมื่อกระแสไฟไหลผ่าน R3 มากเกินไป Q1 จะเริ่มเปิดขึ้น ซึ่งจะเริ่มปิด Q2 การปิด Q2 จะลดกระแสไฟผ่าน LED และ R3 ดังนั้นเราจึงได้สร้าง "การวนรอบความคิดเห็น" ซึ่งจะตรวจสอบกระแสไฟ LED อย่างต่อเนื่องและเก็บไว้ที่จุดที่ตั้งไว้ตลอดเวลา ทรานซิสเตอร์นั้นฉลาด หือ!- R1 มีความต้านทานสูง ดังนั้นเมื่อ Q1 เริ่มเปิดเครื่อง มันจะเอาชนะ R1 ได้อย่างง่ายดาย- ผลที่ได้คือ Q2 ทำหน้าที่เหมือนตัวต้านทาน และความต้านทานของมันถูกตั้งค่าไว้อย่างสมบูรณ์แบบเสมอเพื่อให้กระแสไฟ LED ถูกต้อง พลังงานส่วนเกินจะถูกเผาไหม้ในไตรมาสที่ 2 ดังนั้น เพื่อประสิทธิภาพสูงสุด เราต้องการกำหนดค่าสตริง LED ของเราให้ใกล้เคียงกับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ มันจะทำงานได้ดีถ้าเราไม่ทำเช่นนี้ เราจะเสียพลังงาน นี่เป็นข้อเสียเพียงอย่างเดียวของวงจรนี้เมื่อเปรียบเทียบกับตัวควบคุมการสลับแบบสเต็ปดาวน์!การตั้งค่ากระแส!ค่าของ R3 กำหนดกระแสที่ตั้งไว้ การคำนวณ:- กระแสไฟ LED ประมาณเท่ากับ: 0.5 / R3- กำลัง R3: กำลัง กระจายโดยตัวต้านทานประมาณ 0.25 / R3 เลือกค่าตัวต้านทานอย่างน้อย 2x ของกำลังที่คำนวณ ดังนั้นตัวต้านทานจะไม่ร้อน ดังนั้นสำหรับกระแสไฟ LED 700mA:R3 = 0.5 / 0.7 = 0.71 โอห์ม ตัวต้านทานมาตรฐานที่ใกล้ที่สุดคือ 0.75 โอห์ม กำลัง R3 = 0.25 / 0.71 = 0.35 วัตต์ เราต้องการตัวต้านทานพิกัดอย่างน้อย 1/2 วัตต์ ส่วนที่ใช้:R1: ตัวต้านทานขนาดเล็ก (1/4 วัตต์) ประมาณ 100k-ohm (เช่น: ซีรีย์ Yageo CFR-25JB)R3: ชุดกระแสไฟขนาดใหญ่ (1 วัตต์+) ตัวต้านทาน (ตัวเลือก 2 วัตต์ที่ดีคือ: Panasonic ERX-2SJR series)Q2: ขนาดใหญ่ (แพ็คเกจ TO-220) N-channel logic-level FET (เช่น Fairchild FQP50N06L)Q1: ขนาดเล็ก (แพ็คเกจ TO-92) ทรานซิสเตอร์ NPN (เช่น: Fairchild 2N5088BU) ขีด จำกัด สูงสุด: NFET Q2 กำหนดขีด จำกัด ที่แท้จริงสำหรับวงจรต้นทางจริงเท่านั้น Q2 จำกัดวงจรในสองวิธี: 1) การกระจายพลังงาน Q2 ทำหน้าที่เป็นตัวต้านทานปรับค่าได้ โดยลดแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟให้ตรงกับความต้องการของ LED ดังนั้น Q2 จะต้องใช้ฮีทซิงค์หากมีกระแสไฟ LED สูงหรือหากแรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงานสูงกว่าแรงดันไฟ LED สตริงมาก (กำลังไฟ Q2 = โวลต์ลดลง * กระแสไฟ LED) Q2 สามารถรองรับได้เพียง 2/3 วัตต์ ก่อนที่คุณจะต้องการฮีทซิงค์ ด้วยฮีทซิงค์ขนาดใหญ่ วงจรนี้สามารถรองรับกำลังและกระแสไฟได้มาก - อาจเป็น 50 วัตต์และ 20 แอมป์กับทรานซิสเตอร์ที่แน่นอนนี้ แต่คุณสามารถใส่ทรานซิสเตอร์หลายตัวขนานกันเพื่อให้ได้พลังงานที่มากขึ้น2) แรงดันไฟฟ้า พิน "G" บน Q2 ได้รับการจัดอันดับสำหรับ 20V เท่านั้น และด้วยวงจรที่ง่ายที่สุดที่จะจำกัดแรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่ 20V (สมมติว่า 18V ปลอดภัย) หากคุณใช้ NFET อื่น ให้ตรวจสอบว่าได้ตรวจสอบระดับ "Vgs" แล้ว ความไวต่อความร้อน:จุดตั้งค่าปัจจุบันค่อนข้างไวต่ออุณหภูมิ เนื่องจาก Q1 เป็นตัวกระตุ้น และ Q1 มีความไวต่อความร้อน หมายเลขชิ้นส่วนที่ฉันระบุไว้ข้างต้นเป็นหนึ่งใน NPN ที่ไวต่อความร้อนน้อยที่สุดที่ฉันหาได้ ถึงกระนั้น คาดว่าค่าที่ตั้งปัจจุบันจะลดลง 30% เมื่อคุณเปลี่ยนจาก -20C เป็น +100C ซึ่งอาจเป็นผลที่ต้องการ มันสามารถบันทึก Q2 หรือ LED ของคุณจากความร้อนสูงเกินไป

ขั้นตอนที่ 7: การปรับแต่งแหล่งที่มาปัจจุบันคงที่: #2 และ #3

การปรับเปลี่ยนเล็กน้อยในวงจร #1 นี้กล่าวถึงข้อจำกัดแรงดันไฟฟ้าของวงจรแรก เราจำเป็นต้องรักษา NFET Gate (G pin) ให้ต่ำกว่า 20V หากเราต้องการใช้แหล่งพลังงานที่มากกว่า 20V ปรากฎว่าเราต้องการทำเช่นนี้เพื่อให้เราสามารถเชื่อมต่อวงจรนี้กับไมโครคอนโทรลเลอร์หรือคอมพิวเตอร์

ในวงจร # 2 ฉันเพิ่ม R2 ในขณะที่ # 3 ฉันแทนที่ R2 ด้วย Z1 ซึ่งเป็นซีเนอร์ไดโอด วงจร #3 เป็นวงจรที่ดีที่สุด แต่ฉันรวม #2 เนื่องจากเป็นการแฮ็คอย่างรวดเร็วหากคุณไม่มีค่าซีเนอร์ไดโอดที่ถูกต้อง เราต้องการตั้งค่าแรงดัน G-pin ไว้ที่ประมาณ 5 โวลต์ - ใช้ซีเนอร์ไดโอด 4.7 หรือ 5.1 โวลต์ (เช่น: 1N4732A หรือ 1N4733A) - ต่ำกว่าและ Q2 จะไม่สามารถเปิดได้ทั้งหมด สูงกว่านี้และ มันจะไม่ทำงานกับไมโครคอนโทรลเลอร์ส่วนใหญ่ หากแรงดันไฟฟ้าอินพุตของคุณต่ำกว่า 10V ให้เปลี่ยน R1 เป็นตัวต้านทาน 22k-ohm ไดโอดซีเนอร์จะไม่ทำงานเว้นแต่จะมี 10uA ไหลผ่าน หลังจากการปรับเปลี่ยนนี้ วงจรจะจัดการ 60V ด้วยชิ้นส่วนที่ระบุไว้ และคุณสามารถค้นหา Q2 แรงดันสูงได้อย่างง่ายดายหากจำเป็น

ขั้นตอนที่ 8: ไมโครตัวน้อยสร้างความแตกต่าง

ตอนนี้อะไร? เชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ PWM หรือคอมพิวเตอร์! ตอนนี้คุณมีไฟ LED กำลังสูงที่ควบคุมด้วยระบบดิจิตอลอย่างสมบูรณ์ พินเอาต์พุตของไมโครคอนโทรลเลอร์มักจะได้รับการจัดอันดับสำหรับ 5.5V เท่านั้น นั่นเป็นสาเหตุที่ซีเนอร์ไดโอดมีความสำคัญถ้า ไมโครคอนโทรลเลอร์ของคุณคือ 3.3V หรือน้อยกว่า คุณต้องใช้วงจร #4 และตั้งค่าพินเอาต์พุตของไมโครคอนโทรลเลอร์เป็น "open collector" ซึ่งช่วยให้ไมโครดึงพินลงได้ แต่ให้ตัวต้านทาน R1 ดึง สูงสุด 5V ซึ่งจำเป็นต่อการเปิดใช้ Q2 อย่างเต็มที่ หากไมโครของคุณเป็น 5V คุณสามารถใช้วงจรที่ง่ายกว่า #5 โดยไม่ใช้ Z1 และตั้งค่าพินเอาต์พุตของไมโครเป็นโหมดดึงขึ้น/ลงแบบปกติ - ไมโคร 5V สามารถเปิด Q2 ได้ด้วยตัวเอง เมื่อคุณเชื่อมต่อ PWM หรือไมโครแล้ว คุณจะควบคุมแสงดิจิตอลได้อย่างไร ในการเปลี่ยนความสว่างของแสง คุณ "PWM" มัน: คุณกะพริบเปิดและปิดอย่างรวดเร็ว (200 Hz เป็นความเร็วที่ดี) และเปลี่ยนอัตราส่วนของเวลาตรงเวลาเป็นนอกเวลา ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้เพียง โค้ดสองสามบรรทัดในไมโครคอนโทรลเลอร์ หากต้องการใช้เพียงชิป '555' ให้ลองใช้วงจรนี้ เพื่อใช้วงจรนั้นกำจัด M1, D3 และ R2 และ Q1 ของพวกเขาคือ Q2 ของเรา

ขั้นตอนที่ 9: วิธีการลดแสงแบบอื่น

โอเค บางทีคุณอาจไม่ต้องการใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์หรือ นี่เป็นอีกหนึ่งการดัดแปลงง่ายๆ ใน "วงจร #1"

วิธีที่ง่ายที่สุดในการหรี่ไฟ LED คือการเปลี่ยนจุดตั้งค่าปัจจุบัน ดังนั้นเราจะเปลี่ยน R3! แสดงด้านล่าง ฉันเพิ่ม R4 สวิตช์ขนานกับ R3 ดังนั้นเมื่อเปิดสวิตช์ กระแสจะถูกกำหนดโดย R3 เมื่อปิดสวิตช์ กระแสจะถูกกำหนดโดยค่าใหม่ของ R3 ควบคู่ไปกับ R4 - กระแสที่มากขึ้น ตอนนี้เรามี "พลังงานสูง" และ "พลังงานต่ำ" ซึ่งเหมาะสำหรับไฟฉาย บางทีคุณอาจต้องการใส่ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้สำหรับ R3? โชคไม่ดีที่พวกเขาไม่ได้สร้างมันขึ้นมาในค่าความต้านทานต่ำ ดังนั้นเราต้องการอะไรที่ซับซ้อนกว่านี้เล็กน้อยเพื่อทำเช่นนั้น (ดูวงจร #1 สำหรับวิธีการเลือกค่าส่วนประกอบ)

ขั้นตอนที่ 10: ไดรเวอร์ที่ปรับได้แบบอะนาล็อก

วงจรนี้ให้คุณปรับความสว่างได้โดยไม่ต้องใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ มันเป็นอะนาล็อกอย่างเต็มที่! มีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นเล็กน้อย - ทั้งหมดประมาณ 2 เหรียญหรือ 2.50 เหรียญ - ฉันหวังว่าคุณจะไม่รังเกียจ ความแตกต่างที่สำคัญคือ NFET จะถูกแทนที่ด้วยตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าจะลดแรงดันไฟฟ้าขาเข้าลงเหมือนกับที่ NFET ทำ แต่ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้แรงดันไฟขาออกกำหนดโดยอัตราส่วนระหว่างตัวต้านทานสองตัว (R2+R4 และ R1) วงจรจำกัดกระแสจะทำงานในลักษณะเดียวกัน เช่นเคย ในกรณีนี้ จะลดความต้านทานข้าม R2 โดยลดเอาท์พุตของตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า วงจรนี้ช่วยให้คุณสามารถตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าบน LED เป็นค่าใดก็ได้โดยใช้แป้นหมุนหรือตัวเลื่อน แต่ยังจำกัดกระแสไฟ LED เช่นเคย คุณไม่สามารถหมุนแป้นหมุนผ่านจุดปลอดภัยได้ ฉันใช้วงจรนี้ในโปรเจ็กต์ไฟส่องสว่างเฉพาะจุด/ห้องควบคุมสี RGB โปรดดูโปรเจ็กต์ด้านบนสำหรับการเลือกหมายเลขชิ้นส่วนและค่าตัวต้านทาน วงจรนี้สามารถทำงานด้วยแรงดันไฟฟ้าอินพุตตั้งแต่ 5V ถึง 28V และกระแสไฟสูงสุด 5 แอมป์ (พร้อมฮีทซิงค์บนตัวควบคุม)

ขั้นตอนที่ 11: แหล่งที่มาปัจจุบัน *แม้ง่ายกว่า*

โอเค ปรากฎว่ามีวิธีที่ง่ายกว่านั้นในการสร้างแหล่งกระแสคงที่ เหตุผลที่ฉันไม่ได้ใส่มันก่อนก็คือมันมีข้อเสียที่สำคัญอย่างน้อยหนึ่งอย่างด้วย

เครื่องนี้ไม่ได้ใช้ทรานซิสเตอร์ NFET หรือ NPN แต่มีตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเพียงตัวเดียว เมื่อเปรียบเทียบกับ "แหล่งกระแสอย่างง่าย" ก่อนหน้าโดยใช้ทรานซิสเตอร์สองตัว วงจรนี้มี: - ชิ้นส่วนน้อยกว่าด้วยซ้ำ - "dropout" ที่ 2.4V สูงกว่ามากซึ่งจะลดประสิทธิภาพลงอย่างมากเมื่อเปิดไฟเพียง 1 LED หากคุณกำลังจ่ายไฟให้กับสายไฟ LED 5 ดวงอาจไม่ใช่เรื่องใหญ่ - ไม่มีการเปลี่ยนแปลงในจุดตั้งค่าปัจจุบันเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง - ความจุกระแสไฟน้อยกว่า (5 แอมป์ - ยังเพียงพอสำหรับ LED จำนวนมาก)

วิธีใช้งาน: ตัวต้านทาน R3 ตั้งค่ากระแส สูตรคือ: กระแสไฟ LED เป็นแอมป์ = 1.25 / R3 ดังนั้นสำหรับกระแส 550mA ให้ตั้งค่า R3 เป็น 2.2 โอห์ม คุณจะต้องมีตัวต้านทานกำลังโดยปกติ R3 กำลังเป็นวัตต์ = 1.56 / R3 วงจรนี้มีข้อเสียเปรียบเพียงอย่างเดียว วิธีใช้งานกับไมโครคอนโทรลเลอร์หรือ PWM คือการเปิดและปิดสิ่งทั้งหมดด้วยไฟ FET และวิธีเดียวที่จะเปลี่ยนความสว่างของ LED คือการเปลี่ยน R3 ดังนั้นโปรดอ้างอิงแผนผังก่อนหน้านี้สำหรับ "วงจร #5" ซึ่งแสดงการเพิ่มสวิตช์ไฟต่ำ/สูง พินของตัวควบคุม: ADJ = พิน 1 OUT = พิน 2 IN = พิน 3 ส่วน: ตัวควบคุม: ตัวเก็บประจุ LD1585CV หรือ LM1084IT-ADJ: ตัวเก็บประจุ 10u ถึง 100u, 6.3 โวลต์หรือมากกว่า (เช่น: Panasonic ECA-1VHG470) ตัวต้านทาน: ตัวต้านทานขั้นต่ำ 2 วัตต์ (เช่น: ซีรีย์ Panasonic ERX-2J) คุณสามารถสร้างสิ่งนี้ได้ด้วยตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้นเกือบทุกชนิด ทั้งสองรายการมีประสิทธิภาพและราคาทั่วไปที่ดี "LM317" แบบคลาสสิกมีราคาถูก แต่การดรอปดาวน์จะสูงกว่า - รวม 3.5 โวลต์ในโหมดนี้ ขณะนี้มีตัวควบคุมการยึดพื้นผิวจำนวนมากที่มีการดรอปเอาท์ที่ต่ำมากสำหรับการใช้กระแสไฟต่ำ หากคุณต้องการจ่ายไฟ LED 1 ดวงจากแบตเตอรี่สิ่งเหล่านี้ควรค่าแก่การพิจารณา

ขั้นตอนที่ 12: ฮาฮา! มีวิธีที่ง่ายกว่านั้นอีก

ฉันอายที่จะบอกว่าฉันไม่ได้คิดวิธีนี้ด้วยตัวเอง ฉันเรียนรู้เรื่องนี้เมื่อแยกชิ้นส่วนไฟฉายที่มี LED ความสว่างสูงอยู่ข้างใน

-------------- ใส่ตัวต้านทาน PTC (หรือที่รู้จักว่า "ฟิวส์แบบรีเซ็ตได้ PTC") พร้อมไฟ LED ของคุณเป็นอนุกรม ว้าว.ไม่ได้ง่ายกว่านั้น -------------- ตกลง. แม้ว่าจะง่าย แต่วิธีนี้ก็มีข้อเสียอยู่บ้าง: - แรงดันไฟขับของคุณสามารถสูงกว่าแรงดันไฟ "เปิด" ของ LED เพียงเล็กน้อยเท่านั้น เนื่องจากฟิวส์ PTC ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อกำจัดความร้อนจำนวนมาก ดังนั้นคุณจึงต้องรักษาแรงดันตกคร่อม PTC ให้อยู่ในระดับต่ำ คุณสามารถติด ptc ของคุณกับแผ่นโลหะเพื่อช่วยได้บ้าง - คุณจะไม่สามารถขับ LED ของคุณด้วยกำลังสูงสุด ฟิวส์ PTC ไม่มีกระแส "ทริป" ที่แม่นยำมาก โดยทั่วไปจะแตกต่างกันไปตามปัจจัย 2 จากคะแนนการเดินทางที่กำหนด ดังนั้น หากคุณมี LED ที่ต้องการ 500mA และคุณได้รับพิกัด PTC ที่ 500mA คุณจะจบลงที่ใดก็ได้ตั้งแต่ 500mA ถึง 1000mA ซึ่งไม่ปลอดภัยสำหรับ LED ทางเลือกเดียวที่ปลอดภัยของ PTC นั้นได้รับการประเมินต่ำไปเล็กน้อย รับ PTC 250mA จากนั้นกรณีที่เลวร้ายที่สุดของคุณคือ 500mA ซึ่ง LED สามารถจัดการได้ ----------------- ตัวอย่าง: สำหรับ LED ดวงเดียวที่มีอัตราประมาณ 3.4V และ 500mA เชื่อมต่อแบบอนุกรมด้วย PTC ที่มีกำลังไฟประมาณ 250 mA แรงดันไฟควรอยู่ที่ประมาณ 4.0V